信息通信系统中交流不间断电源的技术应用分析

刘德宣

中央民族大学 北京 100081

摘要：在信息技术快速演进的过程中，交流用电设备的使用趋于频繁，采取有效的供电技术，保障交流用电设备运行的稳定性，提高信息通信系统的运行质量，具有重要的意义。本文围绕信息通信系统下交流用电设备的电能供应问题展开讨论，重点分析交流不间断电源的实际应用。

关键词：信息通信系统；交流用电设备；不间断电源

引言

不间断电源（UPS）的主要目的是给部分特殊用电设备提供稳定的电源，主要用于通讯、工业、医院等领域。在信息通信系统中，应用软件以及交流用电设备对电源稳定性的要求逐渐趋于严格化，传统电源技术的弊端逐渐显现，为了满足整个系统对输出电源提出的重要要求，达到防范电磁干扰、射频干扰以及稳定电压等目的，通信领域内的专家、学者开始对UPS的应用进行深入分析，UPS的理论体系逐步完善，技术应用路径逐步清晰。

1 信息通信系统的电源应用概况

电源系统是信息通信系统的重要组成部分。在早期的技术实现方法中，为了保证供电的稳定性，技术人员一般会选用高频开关电源，而相应的通信设备也主要选择直流供电类型的设备。从设备的实际运行状况来看，直流供电能够有效规避一部分通信质量问题，在设备功率处于较低水平的情况下，直流供电基本能够满足通信系统运行的需求。同时，直流供电模式还具备将配电输出端与电池组并联的条件，可切实保障整个系统的可靠性。但随着通信业务的不断发展，各运营商建设的配套子系统以及硬件设施逐步增多，设备规模显著扩大，用电设备功率大幅增加，直流供电模式不再能够满足通信系统的运行需求，采用交流供电模式为设备供电，成为行业的重要趋势。而交流供电模式的应用，势必要求配套的UPS作为支持，并结合通信系统的结构以及运行需求，合理选择UPS的类型以及运行方式，保障电源运行的稳定性。

2 不间断电源的技术应用

2.1 UPS类型的合理选择

目前，UPS有若干不同分类标准，不同类型的UPS在适用条件、运行效果等方面有着一定的差异。将安装方式作为划分依据，UPS有机架式（需要安装于标准的机柜内并妥善固定）、塔式（设备有独立的机构，可直接放置于机房内）等不同类型，前者的机型选择与安装受到实际机柜尺寸的限制，理论承受限制为30kVA；后者有更加广泛的容量范围，理论限制可达到600kVA甚至更高。按照拓扑结构对其进行分类，UPS可以被划分为后备式（主要结构含自动转换开关、逆变器等，通常输出功率＜2kVA）、在线互动式（含交流电源接口与双向变换器，一般输出功率＜10kVA）、双变换式（主要结构有静态转换开关、逆变器等，可承受的容量范围相对较大）。其中，双变换式UPS在运行表现上有着良好的优势，尤其是供电质量层面，能够切实满足通信系统的供电需求，在通信行业有着重要应用^[1]。从通信行业的发展以及UPS相关技术的科研成果来看，模块化UPS的应用已经受到了广泛关注，根据系统运行条件、运行需求等合理选取UPS类型，建立标准化的技术规范，合理设计单台功率模块，对模块化UPS的实现有着重要价值。

2.2 UPS运行方式的合理选择

UPS运行方式的选择与其运行过程的稳定性、供电质量有着密切关联。以冗余备份为例，该方法在增强电源运行的可靠性上有着一定的优势，常见的备份方式主要有串联热备份、并联热备份冗余、N+1并联冗余等。其中，串联热备份是冗余备份技术发展早期的常用备份方式，其对供电稳定性的提升有良好的作用，但对单点故障的影响甚微；并联热备份有并联分备份冗余以及并联功率均分冗余之分，前者的主要弊端在于切换时会出现较大的电流冲击，单机的老化情况不统一，后者则有效地规避了这一问题^[2]。在UPS系统内各单机相互关联的情况下，采用两套相互独立的系统对负载进行供电，即双总线供电，是提升系统供电可靠性的重要方法。从UPS运行方式的选择情况看，目前常用于通信系统的双总线供电方式主要有2N双总线以及2（N+1）双总线两种。2N双总线包含上下两条独立的总线，每条总线自成一套并机系统，内部有N台单机。在运行过程中，各自总线下的子系统相互独立，相互为对方提供备份功能，当其中一条总线出现故障以后，另一条总线会承担起相应的运行任务，并保证设备的正常运行^[3]。2（N+1）双总线模式的供电系统与其大致相似，主要的区别在于2（N+1）双总线中，一条总线上有N+1台单机处于并联冗余运行的状态。除利用双总线方式的调整来解决备份问题外，分布式冗余、后备式冗余也为UPS的运行稳定性提供了重要方法。一般情况下，分布式冗余采取三组UPS相互备份的方式来提高系统运行的稳定性，与双总线备份方式相比，分布式冗余的空间占用需求较小，运行效率较高，但整个系统的维护难度较大。后备式冗余由N+1组UPS系统实现冗余备份，在其中任何一组UPS系统出现故障以后，冗余UPS即开始动作，为设备的稳定运行提供保障，与分布式冗余等方式相比，后备式冗余对STS的需求较高。在明确各种运行方式的优势以及缺陷的基础上，结合信息通信机房的建设要求以及UPS供电系统的建设条件，合理选择冗余备份方式，提高UPS系统运行的稳定性，解决单点故障风险带来的负面影响，对UPS技术的充分应用有积极意义。

2.3 UPS技术的发展趋势

供电系统的安全、稳定运行是通信系统稳定工作的必要前提。在通信机房的用电设备规模逐步扩大、设备功率大幅提升的背景下，UPS技术的可靠性、运行效率以及实际维护难度等成为技术创新的重要方向。以供电系统的性能升级需求为导向，通过备份方式的改良、备份策略的优化，提升电源系统运行的稳定性，是不间断供电的核心；通过技术升级以及产品更新换代，不断丰富UPS系统的功能，扩大其适用范围，对UPS技术的广泛应用有助推作用^[4]。从当前UPS技术研发的相关课题来看，高频化、小型化、模块化以及智能化将是未来短期内技术发展的重要趋势。高频化的核心是解决功率密度变化对UPS运行提出的重要要求；小型化目标的实现能够为UPS的应用提供更多的选择，并有效节省机房的空间；模块化的重要优势在于提高整个系统的可维护性，降低系统日常运行管理与维护的压力，提升其实际效率；智能化则是通过现有的智能化思想以及智能技术，对系统运行的各项关键参数进行全面监控，根据监控反馈的实际数据，评估UPS系统的运行状况，并对故障进行预测、自主诊断，进一步提升设备的可维护性与运行可靠程度。

3 结语

在信息通信系统中，UPS技术的应用具有重要意义。随着交流用电设备数量的快速增加，UPS技术的合理应用将扮演更加重要的角色。UPS类型与运行方式的多元化，将为通信系统的建设提供更加丰富的选择以及更多的可能性。未来，随着UPS技术理论的逐步完善以及产品的更新换代，模块化UPS理念在行业内部的深度应用，将有效解决系统维护、运行效率等方面存有的实际问题，而UPS技术的高频化、智能化与小型化，则可大幅改善UPS系统的运行效果，为通信系统的稳定运行提供更加可靠的技术保障。

参考文献

[1] 姚志生. 探讨通信机房中电源节能技术的实践应用[J]. 通讯世界, 2019, 026(010):62-63.

[2] 黄光锐. 基于电力系统不间断电源方案的探讨研究[J]. 数字通信世界, 2020, No.185(05):58+96.

[3] 王倩桃. 电力信息通信中网络技术的运用研究[J]. 电子乐园, 2019(15):0155.

[4] 李小佳. 信息通信技术在电力通信网络中的应用研究[J]. 科技创新导报, 2019, 16(02):39-40.